[發明專利]一種獲取動目標運動參數的閃光追跡成像方法

有效

• 申請號: 201010140989.8
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN101833223A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 王新偉;周燕;劉育梁
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G03B15/16
• 分類號: G03B15/16;G03B15/05;G01S17/58
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

1.一種獲取動目標運動參數的閃光追跡成像方法，其特征在于，該方法基于距離選通成像技術，采用脈沖激光器作為照明光源，采用配有選通門的CCD作為成像器件，并通過時間延時積分的工作方式來實現運動目標運動軌跡的成像。

2.根據權利要求1所述的獲取動目標運動參數的閃光追跡成像方法，其特征在于，所述時間延時積分是通過激光頻閃成像實現的，成像器件一幀包含多個子幀，每個子幀對應一個脈沖對，而每個脈沖對則由一個激光脈沖和一個選通脈沖構成，通過調節脈沖對內選通脈沖和激光脈沖間的延時可實現距離選通成像。

3.根據權利要求2所述的獲取動目標運動參數的閃光追跡成像方法，其特征在于，在激光頻閃成像過程中，當感興趣觀察區的第一個回波信號到達CCD后，其感生的電荷不直接輸出，而是與同一幀其他脈沖對形成的目標回波信號累積，這樣在一幀的曝光時間里可接收目標形成的多個回波信號；由于不同脈沖對之間存在延時，且目標是運動的，因此，不同脈沖對形成的目標回波信號所對應的成像器件的感光像元不一致，可理解為每個脈沖對形成一幅運動目標的子圖，形成一個目標樣本，不同時刻下，不同子圖中運動目標占據的像元區不同，即目標樣本不重合；因此，當成像器件一幀累積完成后，其輸出圖像為多幅子圖的疊加，這樣便可直接在一幀圖像中獲得由目標樣本形成的運動軌跡；然后，通過建立感興趣觀察區三維空間與二維像平面間的對應關系，可反演出目標的三維運動參數，該參數包括目標的空間位置、速度和加速度。

4.根據權利要求3所述的獲取動目標運動參數的閃光追跡成像方法，其特征在于，所述建立感興趣觀察區三維空間與二維像平面間的對應關系，是以成像器件的焦點為坐標原點建立笛卡爾坐標系，該坐標系的XY平面與成像平面平行；為避免處理圖像中目標位置與其真實三維空間位置相反的問題，采用透視投影模型，將成像平面和感興趣觀察區放在焦點的同側，建立感興趣觀察區三維空間與二維圖像的對應關系如下

XY=Zfxy---(1)]]>

公式(1)中，f為成像器件的焦距，X、Y和Z為真實三維空間中X軸、Y軸和Z軸坐標，x和y為目標在二維像平面對應的X軸和Y軸坐標；X向和Y向的距離精度依賴于Z向的距離精度；由于觀察景深距系統較遠，對于(X，Y，Z)位置的目標到系統的距離R＝(X²+Y²+Z²)^1/2≈Z，因此，可認為同一Z平面上的各點到系統的距離相等為R；Z向距離由選通門與激光的延遲時間決定，具體為

Z=R=c·τ2---(2).]]>